KR102182378B1

KR102182378B1 - 정밀 얼라인이 가능한 롤투롤 인쇄 유닛 및 이를 이용한 롤투롤 인쇄 방법

Info

Publication number: KR102182378B1
Application number: KR1020180168261A
Authority: KR
Inventors: 이택민; 김현창; 김인영
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2018-12-24
Filing date: 2018-12-24
Publication date: 2020-11-24
Also published as: KR20200078923A

Abstract

정밀 얼라인이 가능한 롤투롤 인쇄 유닛 및 이를 이용한 롤투롤 인쇄 방법에서, 상기 롤투롤 인쇄유닛은 연속 이송되는 기판 상에 소정의 패턴을 형성하고, 기판 스테이지, 스크린 스테이지, 카메라 스테이지 및 인쇄부를 포함한다. 상기 기판 스테이지는 제1 얼라인 마크가 형성된 기판을 상하방향으로 이송시킨다. 상기 스크린 스테이지는 제2 얼라인 마크가 형성되며 상기 기판의 상부에 배치된 패턴부의 위치 및 자세를 변화시켜, 상기 제2 얼라인 마크와 상기 제1 얼라인 마크를 정렬한다. 상기 카메라 스테이지는 상기 기판의 하부에 배치되며, 상기 기판 스테이지를 관통하여 상기 제1 및 제2 얼라인 마크들을 식별한다. 상기 인쇄부는 상기 패턴부의 상부에서 상기 기판 상에 소정의 패턴을 형성한다.

Description

정밀 얼라인이 가능한 롤투롤 인쇄 유닛 및 이를 이용한 롤투롤 인쇄 방법{ROLL-TO-ROLL PRINTING UNIT AND METHOD OF PRINTING USING THE SAME}

본 발명은 롤투롤 인쇄유닛 및 이를 이용한 롤투롤 인쇄 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤투롤 연속 인쇄 공정에 사용되어 기판과 제판 또는 마스크 등과의 정렬을 효과적으로 수행하여 인쇄 공정의 정확성과 정밀성을 향상시킬 수 있는 정밀 얼라인이 가능한 롤투롤 인쇄 유닛 및 이를 이용한 롤투롤 인쇄 방법에 관한 것이다.

롤투롤 스크린 인쇄 공정과 같이, 기판을 연속으로 이송시키면서 기판에 소정의 패턴을 형성하는 공정의 경우, 기판이 연속으로 이송되므로, 기판과 제판 또는 마스크 등과의 정렬의 정확성을 향상시키는 것이 중요하다.

이에, 이러한 연속 인쇄 공정에서 정밀 얼라인을 수행하기 위한 장치에 관한 기술들이 개발되고 있는데, 대한민국 등록특허 제10-1629728호에서는, 정밀 얼라인 마킹을 갖춘 롤투롤 프린팅 장치를 개시하고 있으며, 카메라 유닛을 통해 얼라인 마크에 대한 확인을 수행하는 것을 특징으로 합니다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1855844호에서는, 롤투롤 리버스 옵셋 인쇄 장치에 관한 기술에서, 기판의 변형 여부를 확인하거나 기판의 정렬 여부를 확인하기 위해 카메라 장치가 구비되는 것을 특징으로 합니다.

그러나, 상기 기술들에서는, 단순히 기판 상에 표시된 마크를 기판에 인접하도록 배치된 카메라를 통해 촬상하고, 이를 바탕으로 기판 이송을 제어하는 기술을 개시하고 있을 뿐이다.

특히, 상기 마크 식별용 카메라는 실제 기판에 대한 인쇄가 수행되는 인쇄 유닛이 아닌, 인쇄 유닛의 전단 또는 후단에 설치되는 것으로, 인쇄 유닛으로 인입되거나 인쇄 후에 유출되는 기판의 정렬을 확인할 수는 있으나, 실제 기판에 대한 인쇄가 수행되는 상태에서의 기판의 정렬을 확인하는 것은 불가능한 단점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1629728호 대한민국 등록특허 제10-1855844호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 롤투롤 인쇄공정에서 실제 인쇄가 수행되는 상태에서의 기판의 정렬을 보다 정확하고 정밀하게 수행할 수 있는 정밀 얼라인이 가능한 롤투롤 인쇄 유닛에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 롤투롤 인쇄 유닛을 이용한 롤투롤 인쇄 방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 롤투롤 인쇄유닛은 연속 이송되는 기판 상에 소정의 패턴을 형성하고, 기판 스테이지, 스크린 스테이지, 카메라 스테이지 및 인쇄부를 포함한다. 상기 기판 스테이지는 제1 얼라인 마크가 형성된 기판을 상하방향으로 이송시킨다. 상기 스크린 스테이지는 제2 얼라인 마크가 형성되며 상기 기판의 상부에 배치된 패턴부의 위치 및 자세를 변화시켜, 상기 제2 얼라인 마크와 상기 제1 얼라인 마크를 정렬한다. 상기 카메라 스테이지는 상기 기판의 하부에 배치되며, 상기 기판 스테이지를 관통하여 상기 제1 및 제2 얼라인 마크들을 식별한다. 상기 인쇄부는 상기 패턴부의 상부에서 상기 기판 상에 소정의 패턴을 형성한다.

일 실시예에서, 상기 스크린 스테이지는, 상기 스크린 스테이지를 구동시키는 스크린 구동부, 및 상기 스크린 구동부 상에, 수납공간을 형성하는 하부 프레임 및 측면 프레임을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 카메라 스테이지는, 상기 스크린 스테이지가 형성하는 수납공간 상에 수납될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 패턴부는, 상기 측면 프레임의 상부에 고정될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 스크린 구동부는, 상기 스크린 스테이지를 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 위치를 이동시키거나, 상기 제1 내지 제3 방향들을 중심으로 회전시켜 자세를 이동시킬 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기판 스테이지는, 상기 카메라 스테이지의 상부에 위치하여, 상기 기판의 하부를 지지하는 상부 프레임, 및 상기 상부 프레임을 상하방향으로 이송시키는 기판 구동부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 상부 프레임은, 투명 재질로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 카메라 스테이지는, 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 이동하거나, 상기 제1 내지 제3 방향들을 중심으로 회전하여, 상기 제1 및 제2 얼라인 마크들을 식별할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 패턴부는, 소정의 패턴이 형성된 제판 또는 마스크일 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 롤투롤 인쇄방법은, 카메라 스테이지와 스크린 스테이지를 구동하여 패턴부의 제2 얼라인 마크를 식별하는 단계, 기판 스테이지를 구동하여 기판을 상기 패턴부에 근접하도록 위치시키는 단계, 상기 카메라 스테이지와 상기 스크린 스테이지를 구동하여 상기 기판의 제1 얼라인 마크를 식별하는 단계, 상기 스크린 스테이지를 구동하여 상기 제1 얼라인 마크와 상기 제2 얼라인 마크를 정렬하는 단계, 상기 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 기판 스테이지를 구동하여 상기 기판을 상기 패턴부로부터 이격시키는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 카메라 스테이지는, 상기 기판의 하부에서 상기 제1 얼라인 마크를 식별하고, 상기 패턴부의 하부에서 제1 얼라인 마크를 식별할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 얼라인 마크를 식별하는 단계, 및 상기 제2 얼라인 마크를 식별하는 단계에서, 상기 카메라 스테이지와 상기 스크린 스테이지는 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 이동하거나, 상기 제1 내지 제3 방향들을 중심으로 회전할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기판 스테이지는, 상기 기판을 상하방향으로 이송하여, 상기 기판을 상기 패턴부에 근접시키거나 상기 패턴부로부터 이격시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 얼라인 마크의 정렬에 있어, 실제 인쇄가 수행되는 인쇄부 상에서의 정렬이 아닌 인쇄부의 전단 또는 후단에서 정렬을 수행함에 따라, 실제 인쇄에서의 정렬의 오류가 발생하여 정밀한 얼라인을 수행하지 못하는 문제를 해결하여, 실제 인쇄부 상에서의 정렬을 통해 보다 정밀한 얼라인을 수행할 수 있다.

즉, 상기 인쇄부의 하부에 위치한 카메라 스테이지를 통해, 기판 및 패턴부에 위치하는 얼라인 마크의 식별 및 정렬을 수행하므로, 실제 인쇄 공정에서의 얼라인을 정밀하게 수행할 수 있다.

특히, 상기 카메라 스테이지의 경우, 하부에서 상부에 위치한 기판 및 패턴부를 촬상하여 얼라인 마크를 식별하므로, 특히, 패턴부에 형성되는 다양한 형태의 패턴에 의해 상부에서 촬상하는 경우의 패턴부의 얼라인 마크의 식별이 어려운 문제를 해결할 수 있다.

또한, 일반적으로 인쇄부는 패턴부에 근접하여 위치하여 인쇄를 수행하므로, 패턴부의 상부 또는 기판의 상부에 얼라인 마크를 촬상할 수 있는 카메라를 위치시키는 것은 어려운 일이므로, 본원 발명에서와 같은 구조를 통해 이를 해결할 수 있다.

또한, 카메라 스테이지 및 카메라 스테이지가 내부에 수납되는 스크린 스테이지가 제1 내지 제3 방향들을 따라 이동하거나, 제1 내지 제3 방향들을 중심으로 회전되므로 보다 정확하게 상기 얼라인 마크의 식별 및 정렬을 수행할 수 있다.

이 경우, 기판은 별도의 기판 스테이지를 통해 상하방향으로 이송되며, 기판 스테이지는 상기 카메라 스테이지 및 스크린 스테이지와는 독립적인 구동을 수행하므로, 얼라인 마크의 식별 및 정렬을 위한 위치 및 자세의 수정과 무관하게 기판에 대한 인쇄 공정을 수행할 수 있다. 즉, 인쇄 공정을 위한 기판 이송이, 얼라인 마크의 식별 및 정렬을 위한 위치 및 자세 변화와 무관하게 연속적으로 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 롤투롤 인쇄유닛을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 롤투롤 인쇄유닛을 간략하게 도시한 모식도이다.
도 3은 도 1의 롤투롤 인쇄유닛을 이용한 롤투롤 인쇄방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 도 3의 제판 상의 얼라인 마크를 식별하는 단계를 도시한 공정도이다.
도 5는 도 3의 기판을 제판에 근접하도록 위치시키는 단계를 도시한 공정도이다.
도 6은 도 3의 기판 상의 얼라인 마크를 식별하는 단계를 도시한 공정도이다.
도 7은 도 3의 기판 상의 얼라인 마크와 제판 상의 얼라인 마크를 정렬하는 단계를 도시한 공정도이다.
도 8은 도 3의 패턴을 형성하는 단계를 도시한 공정도이다.
도 9는 도 3의 기판을 제판으로부터 이격시키는 단계를 도시한 공정도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 롤투롤 인쇄유닛을 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 롤투롤 인쇄유닛을 간략하게 도시한 모식도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 롤투롤 인쇄유닛(10)은 연속적으로 이송되는 기판(100) 상에 소정의 패턴을 형성하는 것으로, 도시하지는 않았으나, 상기 기판(100)은 공급롤과 회수롤 사이에서 연속적으로 이송되며 상기 패턴 형성 공정과 여타의 공정들이 수행된다.

이 경우, 상기 기판(100)은 유연성 기판일 수 있으며, 상기 롤투롤 인쇄유닛(10)은 상기 기판(100)에 대한 패턴 형성 공정을 수행하는 여러 공정들 중, 패턴의 인쇄 공정을 위한 인쇄 유닛일 수 있다.

이와 같이, 상기 인쇄유닛(10)을 통해 상기 기판(100) 상에 소정의 패턴을 형성하기 위해서는, 상기 기판(100)의 상부에 패턴부(110)가 구비되어야 하며, 상기 패턴부(110)는, 예를 들어, 롤투롤 스크린 인쇄 공정에서 사용되는 제판일 수 있다.

이와 달리, 상기 인쇄유닛(10)이 레이저 등의 광원을 이용한 패턴 형성 유닛인 경우라면, 상기 패턴부(110)는 소정의 마스크 패턴이 형성된 마스크일 수도 있다. 나아가, 상기 패턴부(110)는 상기 기판(100) 상에 소정의 패턴을 형성할 수 있는 다양한 형태일 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2에서 상기 인쇄부(120)는, 상기 패턴부(110)가 제판인 것으로, 상기 기판(100) 상에 스크린 인쇄 공정을 수행하는 스퀴지(squeegee)인 것을 도시하였으나, 이와 달리, 다양한 형태의 인쇄 수단일 수 있으며, 상기 패턴부(110)가 마스크라면 레이저 등의 광원일 수도 있다.

이상과 같이, 상기 인쇄 유닛(10)은 기판에 대한 연속 공정으로 소정의 패턴을 형성하는 롤투롤 인쇄유닛인 것으로, 보다 구체적으로, 도 2를 참조하면, 고정 스테이지(200), 스크린 스테이지(300), 카메라 스테이지(400) 및 기판 스테이지(500)를 포함한다.

상기 고정 스테이지(200)는 상기 인쇄유닛(10)을 고정하는 것으로, 제1 고정 스테이지(210) 및 제2 고정 스테이지(220)를 포함할 수 있다.

상기 제1 고정스테이지(210) 상에는 상기 스크린 스테이지(300)가 위치하며, 상기 제2 고정 스테이지(220) 상에는 상기 기판 스테이지(500)가 위치한다.

이 경우, 상기 스크린 스테이지(300)는 후술하겠으나, 상기 제1 고정 스테이지(210) 상에서 위치 및 자세가 변화되며, 상기 기판 스테이지(500)는, 상기 제2 고정 스테이지(220) 상에서 위치가 변화된다.

또한, 상기 제1 및 제2 고정 스테이지들(210, 220)은 도 2에서는 서로 분리된 것으로 도시하였으나, 하나의 고정 스테이지로서 전체적으로 서로 연결된 프레임 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 고정 스테이지는, 상기 인쇄유닛(10)을 전반적으로 특정 위치에 고정시키게 된다.

상기 스크린 스테이지(300)는 상기 패턴부(110)의 위치 및 자세를 변화시키는 것으로, 스크린 구동부(310), 하부 프레임(320) 및 측면 프레임(330)을 포함한다.

상기 스크린 구동부(310)는 상기 제1 고정 스테이지(210) 상에 위치하여, 상기 스크린 스테이지(300)의 위치 및 자세를 변화시킨다. 이 경우, 상기 스크린 구동부(310)는 상기 제1 고정 스테이지(210)의 상면에 위치하는 소정의 블록(block)의 내부에 구비되어 상기 위치 및 자세를 변화시키는 모터 등과 같은 구동유닛일 수 있다.

또한, 상기 스크린 구동부(310)는 도 2에서와 같이 상기 제1 고정 스테이지(210)의 상면에 위치하는 것 외에, 다양한 위치에 위치할 수 있으며, 상기 스크린 스테이지(300) 전체의 위치 및 자세를 변화시킬 수 있도록 구동되면 충분하다.

상기 하부 프레임(320)은 상기 스크린 구동부(310)의 상면에 고정되어, 상기 스크린 스테이지(300)의 하면을 형성한다.

상기 측면 프레임(330)은 상기 하부 프레임(320)의 양 끝단으로부터 상부방향, 즉 제3 방향(Z)으로 연장되며, 상기 하부 프레임(320)과 함께 상기 스크린 스테이지(300)의 내부에 소정의 수납공간(301)을 형성한다.

이 경우, 상기 스크린 구동부(310), 상기 하부 프레임(320) 및 상기 측면 프레임(330)은 일체로 형성되어, 상기 스크린 구동부(310)의 구동에 따라 일체로 구동되며, 이를 통해 상기 스크린 스테이지(300)는 위치 및 자세가 변화된다.

한편, 상기 스크린 구동부(310)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 이동되어 상기 스크린 스테이지(300)의 위치를 이동시킬 수 있으며, 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)을 회전 중심축으로 회전하여 상기 스크린 스테이지(300)의 자세를 변화시킬 수 있다.

이 경우, 구조의 상대적인 단순화를 위해, 상기 기판(100)이 상기 기판 스테이지(500)를 통해 상기 제3 방향(Z)으로 이송되므로, 상기 스크린 구동부(310)는 상기 제3 방향(Z)을 따라서는 이동되지 않도록 설계될 수 있으며, 마찬가지로, 상기 회전하는 방향을 선택적으로 제한할 수도 있다.

상기 측면 프레임(330)의 상단 또는 상부에는 상기 패턴부(110)가 고정된다. 상기 패턴부(110)는 앞서 설명한 바와 같이, 제판 또는 마스크일 수 있다.

이상과 같이, 상기 측면 프레임(330)의 상단에 상기 패턴부(110)가 고정됨으로써, 상기 스크린 스테이지(300)의 위치 및 자세가 변화하게 되면, 이에 따라 상기 패턴부(110)의 위치 및 자세도 동시에 변화하게 된다.

상기 스크린 스테이지(300)가 형성하는 상기 수납공간(301)에는 상기 카메라 스테이지(400)가 구비되며, 상기 카메라 스테이지(400)는 제1 및 제2 카메라들(410, 420)을 포함한다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420) 각각은 상부 방향을 향하도록 상기 수납공간(301)상에 위치하며, 이에 따라 상부에 위치하는 상기 기판(100) 및 상기 패턴부(110)를 향하게 된다.

상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)은 각각 상기 기판(100)에 형성되는 제1 얼라인 마크(101), 및 상기 패턴부(110)에 형성되는 제2 얼라인 마크(111)를 촬상한다.

상기 제1 및 제2 얼라인 마크들(101, 111)은 어느 위치에 위치하는 지에 대하여 불분명하므로, 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)은 상기 동작을 통해 상기 제1 및 제2 얼라인 마크들(101, 111)을 각각 식별, 즉 찾고, 이를 촬상하게 된다.

이 경우, 상기 제1 얼라인 마크(101)는 상기 기판(100)의 인쇄 영역(A)에서 전측 및 후측에 각각 형성되며, 상기 제2 얼라인 마크(111)도 상기 제1 얼라인 마크(101)가 형성되는 부분에 형성되므로, 상기 카메라 스테이지(400)는 한 쌍의 제1 및 제2 카메라들(410, 420)을 포함하여, 각각이 전측 및 후측에 각각 형성된 제1 및 제2 얼라인 마크들(101, 111)을 촬상하게 된다.

이 때, 설명의 편의상, 인쇄 영역(A)의 범위에서, 도 2에서 화살표로 도시된 상기 기판(100)이 이송되는 방향을 따라 전방을 전측, 후방을 후측이라 명명한다.

한편, 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)은 상기 하부 프레임(320)에 고정된 것으로, 상기 스크린 스테이지(300)의 위치 및 자세가 변화함에 따라 동시에 위치 및 자세가 변화하게 된다.

그러나, 상기 스크린 스테이지(300)의 위치 및 자세가 변화하는 경우, 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)은 동일한 위치 및 자세를 가지게 된다. 그러나, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)은 서로 다른 위치에서 서로 다른 얼라인 마크를 촬상하므로, 각각 개별적으로 위치 및 자세가 변경될 필요가 있다.

이에, 본 실시예에서는, 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)은 각각 독립적으로 구동되어, 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 각각 이동되어 위치가 변화하거나, 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)을 회전 중심축으로 각각 회전하여 자세가 변화될 수 있다.

마찬가지로, 상기 제1 내지 제3 방향들 중에서, 특히 제3 방향(Z)으로 위치나, 상기 제1 내지 제3 방향들 중 적어도 하나 이상의 중심축을 중심으로 한 회전은, 상기 카메라 스테이지(400)의 설계의 용이성 등을 고려하여 생략될 수 있다.

즉, 상기 제1 카메라(410)는 상기 기판(100)의 후측에 위치한 제1 얼라인 마크(101) 및 상기 패턴부(110)의 후측에 위치한 제2 얼라인 마크(111)를 촬상하기 위해, 상기 방향으로 위치 또는 자세가 변화될 수 있으며, 마찬가지로, 상기 제2 카메라(420)는 상기 기판(100)의 전측에 위치한 제1 얼라인 마크(101) 및 상기 패턴부(110)의 전측에 위치한 제2 얼라인 마크(111)를 촬상하기 위해, 상기 방향으로 위치 또는 자세가 변화될 수 있다.

이상과 같이, 전체적으로 상기 패턴부(110)의 위치 및 자세를 상기 스크린 스테이지(300)를 통해 변화시킨 후, 서로 다르게 개별적으로 구동되는 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)의 위치 및 자세를 변화시킴으로써, 상기 기판(100) 및 상기 패턴부(110)에 형성되는 얼라인 마크를 보다 정확하고 정밀하게 촬상하고, 상기 얼라인 마크의 정렬을 위한 피드백 제어를 보다 정확하고 정밀하게 수행할 수 있다.

상기 기판 스테이지(500)는 상기 기판(100)을 상하방향으로 이송시키는 것으로, 한 쌍의 제1 및 제2 기판 구동부들(510, 520) 및 상부 프레임(530)을 포함한다.

상기 기판 구동부는, 제1 및 제2 기판 구동부들(510, 520)로 한 쌍으로 구비되는 것을 도시하였으나, 일체로서 하나의 구동부로 형성될 수도 있으며, 세 개 이상으로 형성될 수도 있다.

상기 제1 및 제2 기판 구동부들(510, 520)은 상기 제2 고정 스테이지(220) 상에 이송 가능하도록 고정되며, 이에 따라, 상기 제3 방향(Z)을 따라 상하방향으로 이송된다.

상기 상부 프레임(530)은 상기 한 쌍의 제1 및 제2 기판 구동부들(510, 520)의 상측에 연결되며, 상기 제1 및 제2 기판 구동부들(510, 520)의 구동에 따라 상기 제3 방향(Z)으로 이송된다.

이 경우, 상기 상부 프레임(530)은, 초기 상태에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100)과의 사이에 소정의 갭(gap)을 형성하며 위치하지만, 상기 제1 및 제2 기판 구동부들(510, 520)의 구동에 따라, 상기 상부 프레임(530)은 상승하여 상기 기판(100)의 하면에 접촉하게 된다.

이 후, 상기 상부 프레임(530)이 추가로 상승하게 되면, 상기 기판(100)도 동시에 상승하게 되어, 상기 패턴부(110)와 인접하도록 위치하게 되며, 이와 같이 상기 기판(100)이 상기 패턴부(110)와 소정 거리 인접한 상태에서 상기 기판(100)에 대한 패턴 형성이 수행된다.

한편, 본 실시예에서는, 상기 카메라 스테이지(400)는 상부 방향을 향하여 상기 기판(100) 및 상기 패턴부(110)의 얼라인 마크를 촬상하는 것으로, 이를 위해 상기 상부 프레임(530)은 투명한 재질로 형성되는 것이 필요하다.

즉, 상기 상부 프레임(530)은, 예를 들어, 석영 등과 같은 재질로 형성될 수 있다.

이와 달리, 상기 상부 프레임(530)은, 상기 인쇄 영역(A)에 대응되는 범위에서, 상기 투명한 재질로 형성되는 투명부(501)를 포함할 수 있다.

이하에서는, 상기와 같은 구성을 가지는 롤투롤 인쇄유닛(10)을 이용한 롤투롤 인쇄방법에 대하여 설명한다.

도 3은 도 1의 롤투롤 인쇄유닛을 이용한 롤투롤 인쇄방법을 도시한 흐름도이다. 도 4는 도 3의 제판 상의 얼라인 마크를 식별하는 단계를 도시한 공정도이다. 도 5는 도 3의 기판을 제판에 근접하도록 위치시키는 단계를 도시한 공정도이다. 도 6은 도 3의 기판 상의 얼라인 마크를 식별하는 단계를 도시한 공정도이다. 도 7은 도 3의 기판 상의 얼라인 마크와 제판 상의 얼라인 마크를 정렬하는 단계를 도시한 공정도이다. 도 8은 도 3의 패턴을 형성하는 단계를 도시한 공정도이다. 도 9는 도 3의 기판을 제판으로부터 이격시키는 단계를 도시한 공정도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 롤투롤 인쇄유닛(10)을 이용한 롤투롤 인쇄방법에서는, 우선, 상기 카메라 스테이지(400)와 상기 스크린 스테이지(300)를 구동하여 상기 패턴부(110)의 제2 얼라인 마크(111)를 식별한다(단계 S10).

즉, 연속 이송되는 기판에 대한 인쇄를 수행하기 전에, 상기 패턴부(110)에 형성된 상기 제2 얼라인 마크(111)를 촬상하여 식별하여야 한다. 상기 제2 얼라인 마크(111)는 항상 일정한 위치에 위치하지는 않게 되므로, 매 인쇄 공정의 전, 또는 수회 인쇄 공정이 수행된 후마다, 반복적으로 상기 제2 얼라인 마크(111)를 찾아 이를 식별하며, 식별된 결과를 촬상하게 된다.

이를 위해, 상기 스크린 스테이지(300)를 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 각각 이동시키거나, 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)을 회전 중심축으로 각각 회전시킨다.

이와 동시에, 상기 카메라 스테이지(400)의 제1 및 제2 카메라들(410, 420) 각각을 마찬가지로 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 각각 이동시키거나, 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)을 회전 중심축으로 각각 회전시킨다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 제2 얼라인 마크(111)는 상기 패턴부(110)의 전측 및 후측에 각각 위치하므로, 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)이 각각 개별적으로 이동 및 회전되어 상기 제2 얼라인 마크(111)에 대한 정확한 식별이 가능하도록 한다.

그리하여, 상기 제2 얼라인 마크(111)에 대한 정보를 저장한다.

한편, 상기 제2 얼라인 마크(111)는 상기 패턴부(110)의 하면에 형성되는 것으로, 이에 따라 상기 패턴부(110)의 상면에 패터닝을 위한 마스크 패턴 또는 제판 패턴 등이 임의의 형상이나 패턴으로 형성되더라도, 상기 제2 얼라인 마크(111)에 대한 인식을 상기 마스크 패턴 또는 제판 패턴에 의한 방해 없이 효과적으로 수행할 수 있다.

이 후, 도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 기판 스테이지를 구동하여 상기 기판(100)을 상기 패턴부(110)에 근접하도록 위치시킨다(단계 S20).

한편, 상기와 같이 기판 스테이지(500)를 구동하기 전에, 상기 기판부(100)는 인쇄를 위한 인쇄 영역(A)으로 이송되어 위치하게 된다.

즉, 새로운 패턴의 형성이 필요한 상기 기판부(100)가 상기 패턴부(110)의 하부로 이송되어 위치한 이후, 상기 기판 스테이지(500)가 구동되어 상기 기판부(100)를 상기 패턴부(110)에 근접하도록 위치시킨다.

이 경우, 상기 기판 스테이지(500)의, 상기 제1 및 제2 기판 구동부들(510, 520)이 상기 상부 프레임(530)을 상기 제3 방향(Z)으로 상승시켜, 상기 상부 프레임(530)을 상기 기판부(100)의 하면에 접촉시키며, 이 후, 상기 상부 프레임(530)을 지속적으로 상승시켜 상기 기판부(100)가 상기 패턴부(110)에 근접하도록 위치시키게 된다.

이 후, 도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 카메라 스테이지(400)와 상기 스크린 스테이지(300)를 구동하여, 상기 기판(100)의 제1 얼라인 마크(101)를 식별한다(단계 S30).

즉, 앞선 단계(단계 S20)를 통해 상기 기판(100)이 인쇄를 수행할 수 있도록 상기 패턴부(110)의 하부에 위치하게 되므로, 상기 기판(100)과 상기 패턴부(110)의 정렬을 수행하면 되는데, 이를 위해, 상기 기판(100)의 제1 얼라인 마크(101)를 식별한다.

상기 기판(100)의 경우, 매 인쇄 공정마다 새로운 기판이 제공되며, 상기 제1 얼라인 마크(101)가 위치하는 위치는 매번 다르게 되므로, 매 인쇄 공정을 수행하기 전에 상기 제1 얼라인 마크(101)가 어디에 위치하는 지를 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)을 통해 찾아, 이를 식별하고 촬상한다.

이를 위해, 상기 제2 얼라인 마크(111)를 식별하는 단계와 동일하게, 상기 스크린 스테이지(300)를 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 각각 이동시키거나, 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)을 회전 중심축으로 각각 회전시킨다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 얼라인 마크(101)도 상기 기판부(100)의 전측 및 후측에 각각 위치하므로, 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)이 각각 개별적으로 이동 및 회전되어 상기 제1 얼라인 마크(101)에 대한 정확한 식별이 가능하도록 한다.

그리하여, 상기 제1 얼라인 마크(101)에 대한 정보를 저장한다.

한편, 상기 제1 얼라인 마크(101)는 상기 기판(100)의 하면에 형성되는 것으로, 이에 따라 상기 기판(100)의 상면에 상기 패턴부(110)가 근접하여 위치하며, 상기 패턴부(110)의 상면에 패터닝을 위한 마스크 패턴 또는 제판 패턴 등이 임의의 형상이나 패턴으로 형성되는 것과 무관하게, 상기 제1 얼라인 마크(101)에 대한 인식은 방해 없이 효과적으로 수행될 수 있다.

이상과 같이, 상기 제2 얼라인 마크(111) 및 상기 제1 얼라인 마크(101)에 대한 촬상을 통한 식별이 종료되면, 도 3 및 도 7을 참조하면, 상기 스크린 스테이지(300)를 구동하여 상기 제1 얼라인 마크(101)와 상기 제2 얼라인 마크(111)를 정렬한다(단계 S40).

즉, 상기 카메라 스테이지(400)를 통하여, 상기 제1 및 제2 얼라인 마크들(101, 111)에 대한 촬상 및 식별을 완료한 상태이므로, 상기 식별된 두 얼라인 마크를 정렬하기 위해서는, 상기 카메라 스테이지(400)에 대한 구동은 필요 없으며, 상기 패턴부(110)에 대한 위치 및 자세를 변경시키는 것이면 충분하므로, 상기 스크린 스테이지(300)만을 구동한다.

이상과 같이, 상기 스크린 스테이지(300)를 구동시켜, 상기 패턴부(110)의 위치를 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 이동시키거나, 상기 패턴부(110)의 자세를 상기 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)을 회전 중심축으로 각각 회전시켜, 상기 제1 및 제2 얼라인 마크들(101, 111) 정렬시킨다.

한편, 상기 제1 및 제2 얼라인 마크들의 정렬 과정에서, 상기 제1 및 제2 카메라들(410, 420)은 상기 제1 및 제2 얼라인 마크들에 대한 식별 및 촬상을 수행하여 그 결과를 피드백할 수 있다.

이 후, 도 3 및 8을 참조하면, 상기 기판(100) 상에 소정의 패턴을 형성한다(단계 S50).

즉, 상기 얼라인 마크들에 대한 정렬이 종료되면, 상기 기판(100)은 정위치에 위치한 것이므로, 상기 인쇄부(120)를 통해 상기 기판(100) 상에 상기 패턴부(110)의 패턴이 전사 또는 반영되도록 소정의 패턴을 형성하게 된다.

이 경우, 상기 인쇄부(120)의 종류 및 이에 따른 상기 패턴부(110)의 종류에 대하여는, 앞서 설명한 바와 같이, 다양하게 변경될 수 있다.

이 후, 도 3 및 도 9를 참조하면, 상기 기판 스테이지(500)를 구동하여 상기 기판(100)을 상기 패턴부(110)로부터 이격시킨다(단계 S60).

즉, 상기 기판(100)의 해당 인쇄 영역(A)에 대한 인쇄가 종료되면, 상기 기판(100)에 대한 이송이 필요하며, 이를 위해, 우선 상기 기판 스테이지(500)를 구동시켜, 상기 기판(100)을 상기 패턴부(110)로부터 이격시키도록 상기 제3 방향(Z)으로 하강시킨다.

이 후, 상기 기판 스테이지(500)는 더욱 하강하여, 상기 기판(100)의 하면에 접촉하던 상기 상부 프레임(530)이 상기 기판(100)의 하부로 이동하여 위치하도록 한다.

그리하여, 상기 기판(100)의 해당 인쇄 영역(A)에 대한 인쇄 공정은 종료되며, 상기 기판(100)은 도 9에 도시된 화살표 방향으로, 이송되고, 이에 따라 새로운 기판이 상기 인쇄 영역(A)으로 위치하게 된다.

이 후, 상기에서 설명한 롤투롤 인쇄방법이 반복되어 수행된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 얼라인 마크의 정렬에 있어, 실제 인쇄가 수행되는 인쇄부 상에서의 정렬이 아닌 인쇄부의 전단 또는 후단에서 정렬을 수행함에 따라, 실제 인쇄에서의 정렬의 오류가 발생하여 정밀한 얼라인을 수행하지 못하는 문제를 해결하여, 실제 인쇄부 상에서의 정렬을 통해 보다 정밀한 얼라인을 수행할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 롤투롤 인쇄유닛 100 : 기판
110 : 제판 101 : 제1 마크
111 : 제2 마크 120 : 인쇄부
200 : 고정 스테이지 300 : 스크린 스테이지
301 : 수납공간 310 : 스크린 구동부
400 : 카메라 스테이지 410 : 제1 카메라
420 : 제2 카메라 500 : 기판 스테이지
501 : 투명부 510 : 제1 스테이지
520 : 제2 스테이지 530 : 상부 프레임

Claims

연속 이송되는 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 롤투롤 인쇄유닛에서,
제1 얼라인 마크가 형성된 기판을 상하방향으로 이송시키는 기판 스테이지;
제2 얼라인 마크가 형성되며 상기 기판의 상부에 배치된 패턴부의 위치 및 자세를 변화시켜, 상기 제2 얼라인 마크와 상기 제1 얼라인 마크를 정렬하는 스크린 스테이지;
상기 기판의 하부에 배치되며, 상기 기판 스테이지를 관통하여 상기 제1 및 제2 얼라인 마크들을 식별하는 카메라 스테이지; 및
상기 패턴부의 상부에서 상기 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 인쇄부를 포함하고,
상기 카메라 스테이지의 카메라들은 상기 스크린 스테이지의 하부 프레임에 고정되어, 상기 스크린 스테이지의 위치 및 자세가 변화함에 따라 동시에 위치 및 자세가 변화하고,
상기 카메라들은 상기 스크린 스테이지에 의한 위치 및 자세가 변화된 이후, 각각이 서로 독립적으로 위치 및 자세가 변화하며,
상기 기판 스테이지는 상기 스크린 스테이지 및 상기 카메라 스테이지와 독립적으로 구동되어 상기 기판만을 이송시키는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄유닛.
제1항에 있어서, 상기 스크린 스테이지는,
상기 스크린 스테이지를 구동시키는 스크린 구동부; 및
상기 스크린 구동부 상에, 수납공간을 형성하는 상기 하부 프레임 및 측면 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄유닛.
제2항에 있어서, 상기 카메라 스테이지는,
상기 스크린 스테이지가 형성하는 수납공간 상에 수납되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄유닛.
제2항에 있어서, 상기 패턴부는,
상기 측면 프레임의 상부에 고정되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄유닛.
제2항에 있어서, 상기 스크린 구동부는,
상기 스크린 스테이지를 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 위치를 이동시키거나, 상기 제1 내지 제3 방향들을 중심으로 회전시켜 자세를 이동시키는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄유닛.
제1항에 있어서, 상기 기판 스테이지는,
상기 카메라 스테이지의 상부에 위치하여, 상기 기판의 하부를 지지하는 상부 프레임; 및
상기 상부 프레임을 상하방향으로 이송시키는 기판 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄유닛.
제6항에 있어서, 상기 상부 프레임은,
투명 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄유닛.
제1항에 있어서, 상기 카메라 스테이지는,
제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 이동하거나, 상기 제1 내지 제3 방향들을 중심으로 회전하여, 상기 제1 및 제2 얼라인 마크들을 식별하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄유닛.
제1항에 있어서, 상기 패턴부는,
소정의 패턴이 형성된 제판 또는 마스크인 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄유닛.
카메라 스테이지와 스크린 스테이지를 구동하여 패턴부의 제2 얼라인 마크를 식별하는 단계;
기판 스테이지를 구동하여 기판을 상기 패턴부에 근접하도록 위치시키는 단계;
상기 카메라 스테이지와 상기 스크린 스테이지를 구동하여 상기 기판의 제1 얼라인 마크를 식별하는 단계;
상기 스크린 스테이지를 구동하여 상기 제1 얼라인 마크와 상기 제2 얼라인 마크를 정렬하는 단계;
상기 기판 상에 소정의 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 기판 스테이지를 구동하여 상기 기판을 상기 패턴부로부터 이격시키는 단계를 포함하고,
상기 카메라 스테이지의 카메라들은 상기 스크린 스테이지의 하부 프레임에 고정되어, 상기 스크린 스테이지의 위치 및 자세가 변화함에 따라 동시에 위치 및 자세가 변화하고,
상기 카메라들은 상기 스크린 스테이지에 의한 위치 및 자세가 변화된 이후, 각각이 서로 독립적으로 위치 및 자세가 변화하며,
상기 기판 스테이지는 상기 스크린 스테이지 및 상기 카메라 스테이지와 독립적으로 구동되어 상기 기판만을 이송시키는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄방법.
제10항에 있어서, 상기 카메라 스테이지는,
상기 기판의 하부에서 상기 제1 얼라인 마크를 식별하고, 상기 패턴부의 하부에서 제1 얼라인 마크를 식별하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄방법.
제10항에 있어서, 상기 제1 얼라인 마크를 식별하는 단계, 및 상기 제2 얼라인 마크를 식별하는 단계에서,
상기 카메라 스테이지와 상기 스크린 스테이지는 제1 내지 제3 방향들(X, Y, Z)로 이동하거나, 상기 제1 내지 제3 방향들을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄방법.
제10항에 있어서, 상기 기판 스테이지는,
상기 기판을 상하방향으로 이송하여, 상기 기판을 상기 패턴부에 근접시키거나 상기 패턴부로부터 이격시키는 것을 특징으로 하는 롤투롤 인쇄방법.